地源热泵——用地球的体温取暖
一种存在了数亿年的能源和一项诞生了近百年的技术，正在新能源产业政策的推动下焕发青春
在暖通行业做了十几年的赵国柱2005年创办了华阳舒适系统公司，
他认为地源热泵是个可以做一辈子的事业
在暖通行业做了十几年的赵国柱2005年创办了华阳舒适系统公司，他认为地源热泵是个可以做一辈子的事业2008年奥运会在炎炎夏日的北京举行。尽管“鸟巢”的露天足球场地上骄阳似火，人们在看台上和室内却感觉充满凉意。这些凉意来自哪里?答案你绝对想不到——来自地下！在“鸟巢”8000平方米的足球场地下5米的地方，遍布着井口直径为250mm的312口地源热泵系统井。井中的换热管，在冬季吸收土壤中蕴含的热量，为建筑供暖气和热水；夏天则源源不断的吸收土壤中存贮的冷量向“鸟巢”供冷。
迟到的技术
然而长期以来，人们只热衷于利用在常温层以下的高温地热：用150℃至300℃的地热发电；用150℃~90℃的地热直接为房屋供暖；以水为介质将90℃以下的地热带到地上，成为舒适的温泉。这些高温地热通常处于地下上千米的位置(地下温度呈梯度增加，平均每下降百米增高3℃)，开采难度和成本都较高；低于25℃的浅层地热获取成本最低，却因为温度过低，被认为没有任何能源利用价值。
但一项技术的出现使这一现象彻底改观，人们甚至对5℃、6℃的地下水加以利用，这个技术就是地源热泵。它的原理其实很简单。首先，埋在地下的地埋管中的介质能将地热能量交换出来；然后，热泵装置把温度较低的热量提升为较高温度的、可利用的热量；最后，热能被用过后，介质再被从另一眼井回灌下去。这样，整个系统形成一个闭合的循环：冬季把地下中的热量“取”出来，供给室内采暖；夏季则把室内热量“运”出来，释放到地下水和土壤中。而整个过程中，只有热泵会消耗少量的电力，其消耗的能量仅为供热量的三分之一或更低。“它的运行费用可就低了不是一点半点了，是常规电空调的50%左右，比燃气的节能30%-40%。” 华清集团企划部经理付佩民。他举例了一个例子，在华清集团曾经做过的住宅项目北苑家园里，地源热泵的出现，使得每个采暖季替代燃煤5300吨、天然气335万立方米，减少二氧化碳排放4390吨。
一种存在了数亿年的能源和一项诞生了近百年的技术，
正在新能源产业政策的推动下焕发青春。
这样一个听上去近乎完美的能源技术其实是一个并不新鲜的技术。早在1912年，瑞士的工程师就发现了这种地下水换热的形式并申请了专利，上世纪70年代石油危机的爆发使得地源热泵系统在欧美的建筑供暖领域迅速普及。但由于当时取、回水均采用金属管路，造成地下管路的严重锈蚀，人们很快对这项技术产生质疑；幸而后来出现了高强度、耐腐蚀、耐高温的新材料，才让这个濒临崩溃的行业重焕生机，并进化为一项相当成熟的技术。如今，美国商用建筑的地源热泵空调系统已经占到空调保有量的19%以上，在新建筑里的应用比例更是高达30%。
而在中国，地源热泵却是一项迟到的技术。“这项技术说白了是一个富人的技术。”付佩民这样解释，“一方面，它的初投资比燃煤锅炉要高很多；另一方面，它虽是一个节能技术，但其设备是电力驱动的，而以前我国的供电不是很充足，很多城市都拉闸限电，在当时那样一种生产力水平下，当然不能推广这个。”
方兴未艾 2000年以后，随着中国经济的高速发展，中国政府开始了改善大气污染、寻找清洁能源的努力，节能环保并且相对成熟的地源热泵技术得到重视和推崇，各级政府相继出台了鼓励政策，中国的地源热泵行业也由此迅速升温。从2006年开始，北京就对采用热泵技术的业主给予补贴，地源热泵一平米补贴50块钱，水源热泵一平米补贴35块钱。“相比地源热泵每平米200元的造价，补贴50元，这个可是不小的比例。业主有了积极性，我们这样的企业就有市场了。”付佩民说。目前，全北京聚集了大大小小百十家做地源热泵的企业，成就了上百亿的市场规模，北京利用地热资源进行供暖、制冷的建筑面积已经超过1200万平方米。还有一些城市如沈阳则采取了更为激进的“一刀切”政策——所有新的房地产项目必须用热泵技术，否则不予审批。虽然也有一些业内专家对“一刀切”政策抱有一丝隐忧，“有钱没钱的企业都要上地源热泵的项目，会降低造价，带来质量问题，整个市场也会进入一种恶性竞争。”但这一政策的效果可谓立竿见影——沈阳一下子国内地源热泵技术最为普及的城市。2008年，全市新增地源热泵面积1618万平方米，累计达到3458万平方米；预计到明年，沈阳将有6500万平方米供热面积采用地源热泵系统，占全市供暖面积的三分之一。
前身是北京市地质勘探技术院的华清集团是最早进入地源热泵的中国企业，也幸运地成为这项技术最大的受益者。1997年付佩民来到地质勘察技术院时，面对的是一个濒临破产、人心涣散的事业单位。他清楚地记得，“当时整个单位就一辆破捷达车，第一个月的工资是领导找了一个个人借了九万块钱的现金发的。单位的小伙子因为工作条件差，收入低，都找不到媳妇。”但随着业务方向从之前早已不景气的物探转向新兴的地源热泵，华清集团迅速起死回生，成为地源热泵行业的领军企业，并相继拿下了奥运村、世博会等令人瞩目的大型项目，如今每年的营收达到几个亿。在暖通行业做了十几年的赵国柱2005年创办了华阳舒适系统公司，进入地源热泵市场，虽然目前只是个以做别墅项目等小型工程为主的中小企业，年销售额也有几千万。
地源热泵发展简史
跟所有的新兴技术一样，地源热泵在最初的推广过程中，始终贯穿着与看似更为保险的传统技术的暗中博弈。“我们要用相当多的时间向业主说明这项技术是成熟的、绿色环保的。因为有很多传统的技术会说，我这个技术比新技术保险多了，它那个是有风险的。”那个时候，付佩民最担心的就是一个不成功的案例会破坏整个行业，“人家不是说你这个企业不行，而是说这项技术不行。”赵国柱的遭遇是，有的时候即使说服了业主，物业也不认这个产品，“在施工的过程中，物业跑过来说这个不可以那个不可以，感觉我们这个像违法似的。” 1999年，由于遇到对方一位开明的领导，华清集团拿到了第一个商业性项目——空军丰台招待所，负责把这个面积2.5万平方米的三星级宾馆从燃煤锅炉改成地源热泵系统。付佩民就此总结说，初期做市场必须遇到这样敢于尝试新事物的领导才行，否则肯定没门。改造后的运行效果证明了这个领导决定的正确：所有的供暖、制冷以及24小时热水，全年的运行费加起来不到29元/平米。这个项目的成功为华清集团后来地源热泵的大规模应用开启了大门。
地源热泵市场的蓬勃自然也引起了投资者的关注。国内外大大小小的基金开始找到华清集团，付佩民的身上也多了另外一个工作——负责公司的投融资。他清醒地看到，在目前地源热泵市场，并没有出现绝对的领导者，“这个时候，谁最先引入资本，谁就能越快成为行业的老大。”他原来想的目标就是上市，后来想上市以前私募一次，但具体的跟谁合作仍未确定。他为合作的基金列出的四个条件依次是能为华清集团带来新的发展思想、新的资源平台，新的管理理念和资金，资金被放在最后一位。“现在中国各种层次的资金太多了。”付佩民说。
作为主角的系统集成商 地源热泵技术先期推广的不易源自它先天的特性——大量的地下工程。地源热泵工程一平米的造价在200到250左右，远远高于传统的供暖制冷项目，而这其中大部分费用都支付给了客户看不见摸不着的地下工程。人们普遍有这样的担心，这个技术我用了，一年两年可以，但三十年五十年后还可靠吗?坏了怎么办?地源热泵虽然原理看似简单，但实施起来，却是一项复合性极高的工程。“一个工程团队里至少需要地质、暖通、自动控制这三个方面的工程师通力配合，”付佩民说，“因为能量的来源是地下，地下部分的勘探和设计是关键，失败的工程案例往往也是因为这一块做得不好。”赵国柱至今还记得第一个项目翡翠城对当时经验不足的自己带来的巨大打击——地源热泵做到一半，却发现地质不行，最后不得不改成别的空调系统。
几十年的地质工作经验成为华清集团最大的技术优势。“无论对北京，还是全国任何一个地方，我们都知道如何分析地质资料，设计地下部分，”中国地质大学出身的付佩民非常专业地在纸上比划，“以北京为例，北京的地形是一个冲击扇，西边是山，北京就是自西向冲击形成的平原，在地质学上整个冲击扇的上游颗粒比较大，都是十几、二十公分大的石头堆积起来的，越往东越细，到了通州就变成特别细的细砂了。”面对千变万化的地质情况，地下部分的设计必然要因地制宜。“海淀区地下水资源比较丰富，可以直接采用打井式，一个井抽水，另一个井把交换完热量的水回灌到地下就可以了，效果非常好，而且投资也很低。而通州的颗粒非常细，你这个井抽，这个井灌，就灌不回去了，会直接影响供暖制冷效果。这个时候你就得用地埋管，要打很多小井，在小井里面下U型管，相对来讲这个成本就高了。”
“三分产品，七分安装是这个行业的特点，”赵国柱说，对每一个项目都是需要设计全新的施工方案。正是设计和施工部分的技术复杂性让华清集团这样的本土系统集成商占据了这个市场的绝对中心位置。这也反映到了工程价格的构成上，主机设备的价格只占整个系统总价的20%，剩下的80%——包括管道、阀门、自控等地下和地上部分——都由系统集成商掌控。他们只进行工程的设计和施工，并不生产设备。尽管许多国际设备商大佬都纷纷进军中国，但对不起，它们并不是这个市场的主角。“所有的设备分销商都主动跟我们合作，甚至一些想做地源热泵项目的业主直接找到设备商，设备商也会推荐给我们。”付佩民说。
虽然整个行业正处在高速成长期，但已经出现了较为明显的格局分野。在全国性的投标会上，付佩民遇到的仍然是清华同方、湖北神风、山东际高等固定的几家大型企业的面孔。“这个行业没有办法快速复制，我们的经验决定了一个新企业绝对做不到我们这样的水平。” 这些企业在某些方面甚至是国际领先的。“因为我们中国市场太大了，”付佩民说，“大市场才能造就好企业、高技术。国外的市场已经相当成熟了，恨不得一年做一个工程，我们一年做一百个工程，这一百个工程里面我们一定会出精品，一定会出新技术。”
“地源热泵是个可以做一辈子的事业。”赵国柱。中国城市化的道路依旧漫长，只要不断有新的建筑出现，地源热泵就有无穷的发展空间。“用方兴未艾说这个行业一点不假。”付佩民说。
